در میان فعالیت‌های صنعتی، استخراج معدن جزء بزرگترین کانون‌های تولید باطله است و ارتقاء بهره‌وری معادن، تاثیر بسزایی در کاهش باطله‌های معدنی و بهبود شرایط زیست‌محیطی خواهد داشت.
مهمترین دغدغه قرن ۲۱، مدیریت منابع طبیعی و باطله‌های معدنی است، به گونه‌ای که ناسازگاری به وجود آمده در اثر فعالیت‌های اقتصادهای جهان به ایجاد توازن نسبی بین طبیعت و جوامع انسانی بیانجامد. اگر به دنبال آینده‌ای پایدار هستیم، باید علاوه بر یادگیری دانش پیشگیری و کاهش تولید باطله، روش‌های استفاده مجدد و بازیافت باطله‌ها را نیز ارتقا داده و در عمل به کار ببندیم.
معادن از جمله صنایعی هستند که حجم بسیار بالایی از باطله را تولید می‌کنند. به عنوان مثال، به ازای هر تن مس استخراج شده، ۹۹ تن باطله تولید می‌شود؛ این عدد برای طلا به مراتب بیشتر است، زیرا تنها ۵.۳ گرم طلا از هر تن سنگ معدن متناظر با آن استخراج می‌شود. در کشورهای اتحادیه اروپا، سالانه بیشتر از ۲۳۰۰ میلیون تن باطله تولید شده که در این میان ۲۶ درصد متعلق به فعالیت‌های معدنی است.
در حال حاضر این حجم بالای باطله، عمدتاً در دره‌های طبیعی دفن می‌شوند که این نوع مدیریت باطله، آسیب‌های زیادی را به اکوسیستم طبیعی وارد می‌کند؛ به عنوان مثال، مواد معدنی مضر وارد سفره‌های آب زیرزمینی شده و باعث آلودگی رودخانه‌ها و آب مصرفی جوامع می‌شوند. در سال ۲۰۱۵، شرکت باریک گلد، از طریق دفن باطله‌های معدنی، ۱ میلیون لیتر سیانید (یک ماده شیمیایی مضر) را به ۵ رودخانه در آرژانتین که نزدیک معدن‌های آنها بودند تزریق کرد و این یعنی آسیبی گاهاً بدون بازگشت به شادابی و سلامت محیط.
از طرفی، بخش عظیمی از مواد معدنی، به دلیل مدیریت ضعیف باطله، در قالب باطله‌های معدنی دفن و یا در فرایند استخراج مواد معدنی هدر می‌روند. تنها در آمریکا، سالانه ۱.۸ میلیارد باطله معدنی تولید شده که تنها، در فرایندهای بازیافتی، بخش کمی از مواد معدنی آن بازیافت یا تبدیل به انرژی می‌شود. تولید ۷۷ میلیون تن باطله آلومینیوم در دنیا در سال مثالی دیگر از این هدررفت است، باطله‌هایی که در حال حاضر بزرگترین چالش صنعت معدن آلومینیوم شده‌اند.
به‌طور تقریبی، تنها در سال ۲۰۱۶، ۱۶۵ میلیارد تن باطله معدنی تولید شده که این عدد برای سال ۲۰۲۲، ۲۳۳ میلیارد تن بوده است. تقریب زده شده که در فاصله سال‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۲، رشد سالانه تولید باطله معدنی در دنیا ۶.۱ درصد خواهد بود.
آنچه بیان شد، نقطه کوچکی از پرده گسترده‌ی واقعیت باطله‌های معدنی است که نیازمند مدیریت دانش‌محور و تلاش برای حل چالش‌های متناظر با آن است. بنابراین هر نقشه راهی از آینده پایدار در فعالیت‌های انسانی، باید شامل مدیریت باطله‌ها باشد. از ابتدای تشکیل تمدن‌ها در نقاط مختلف زمین، بازیافت و استفاده مجدد از مواد، یک عمل بنیادی در سازوکار مهندسی و مدیریت منابع بوده است. به عنوان مثال، در دوران رم باستان، زائده‌های سنگ‌آهن در ساختمان‌های شهری، جاده‌سازی و تولید مواد بی‌کیفیت فلزی استفاده می‌شدند.
تا به امروز، محرکه‌های بازیافت و استفاده مجدد از باطله‌های معدنی، کاربردهای عملی و بازده مالی آنها بوده است. نیاز روزافزون به مواد معدنی و منابع انرژی، به دلیل رشد جمعیت و توسعه‌های صنعتی، باعث توجه هرچه بیشتر به بازیافت باطله از راه‌های مختلف شده است. با پیشرفت تکنولوژی و دانش فنی در حوزه مهندسی معدن، مدیریت باطله معادن در جهت بهره‌وری و سوق به اهداف توسعه پایدار، پیش رفته است. از جمله عواملی که باعث بهبود وضعیت مدیریت باطله معادن و ارتقاء کارایی آنها می‌شوند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استفاده از کارشناسان محیط‌زیست در معادن
- انجام فعالیت‌های داوطلبانه و نوآورانه اپراتورهای معادن
- استفاده از دانش به‌روز شده در این صنعت
- وضع قوانین حکومتی و بین‌المللی که معادن را ملزم به رعایت اصول زیست‌محیطی می‌کنند
- مشارکت عمومی در امور زیست‌محیطی
- تعیین استانداردهای توافق شده حوزه صنایع اقتصادی برای مدیریت ریسک‌های مالی متناظر با پروژه‌های استخراج معدن
هر کدام از این موارد سهم غیرقابل انکاری در مدیریت باطله و تصمیم‌گیری بهینه در صنعت معدن داشته‌اند. برای روشن‌تر شدن گزینه‌های موجود در تغییر و بهینه‌سازی فعالیت‌های معدنی، به منظور ارتقاء بهره‌وری سازوکار آنها، در ادامه به راه‌های مختلف و سطوح متفاوت مدیریت باطله معدنی می‌پردازیم.
سلسله مراتب مدیریت باطله
قرن ۲۱، قرن مصرف و استخراج فزاینده معدن است. عملیات‌های معدن‌های مدرن حجم زیادی از باطله‌ها را تولید می‌کنند که در صورت عدم مدیریت درست و استفاده به‌جا از آنها، باعث اعمال خسارات جبران‌ناپذیری بر محیط‌زیست، اقتصاد و به‌طور کلی آینده انسان بر روی زمین خواهد شد. ما امروز، بیشتر از هر زمانی، نیاز به فرایندهای دانش محور در زمینه‌های کاهش باطله، بازیافت منابع، دفع باطله‌ها و در نهایت حفاظت از محیط‌زیست داریم. سلسله مراتب مدیریت باطله، راهنمایی شماتیک در اولویت‌بندی فعالیت‌های مدیریتی متناظر با باطله‌ها است. در این چهارچوب، پیشگیری از تولید باطله در بالاترین سطح از بایست‌های اجرایی و دفن و رهایی از باطله در پایین‌ترین سطح قرار دارد.
در هرم بالا، پیشگیری از تولید باطله چالش‌برانگیزترین بخش از مدیریت فعالیت‌های معدنی است. تکنولوژی، دریچه‌ای است به گذر از این چالش و افزایش کارایی و هدف‌گذاری‌های دقیق در استخراج و انتقال مواد معدنی. به عنوان نمونه، همزادهای دیجیتال، محصولات تکنولوژی نوین هستند که در سال‌های اخیر در صنایع مختلف کاربرد بسیاری داشته‌اند. همزاد دیجیتال یک نمونه مجازی از کلیت یا بخشی از صنعت و فعالیت مورد نظری است که برای آن برنامه‌ریزی شده است.
با استفاده از تکنولوژی همزاد دیجیتال، معادن مدرن فرصت‌های پیش رو و نقاط قابل کاووش را هدف‌گذاری می‌کنند و با اعمال کمترین آسیب‌ها به محیط، بیشترین بهره را از فعالیت استخراج می‌برند. کلان‌داده‌ها مواد اولیه و تغذیه‌ای یک همزاد دیجیتال هستند، و محصول آن تحلیل ساختار زمین، امکان حفر، نوع مواد معدنی و میزان قابلیت دسترسی به آنها، پیش‌بینی هزینه و منابع مورد نیاز، مسیرهای بهینه حفاری و اطلاعاتی از این دست است.
با وجود نرخ افزایشی فرایندهای استفاده مجدد و بازیافت باطله‌ها، همچنان بخش عظیمی از باطله‌هایی که در معادن تولید می‌شوند، در انبارها نگهداری می‌شوند. این حقیقت باعث صرف هزینه نگهداری بالا، بالا رفتن ریسک آلودگی محیط و کاهش بهره‌وری عملیات استخراج معدن شده است. به عبارتی، معادن هزینه گزافی را صرف محصولی استخراجی می‌کنند که درصد بسیار بالایی از آن در انبارهایی جمع می‌شوند که هزینه نگهداری بسیار بالایی داشته و در بیشتر موارد سر از محل‌های دفن باطله در می‌آورند. این رویکرد، به معنی واقعی کلمه، فرایند نابودی محیط‌زیست بدون بازده و بهره‌وری اقتصادی مطلوب است.
با وجود این، در سال‌های اخیر، شرکت‌های بزرگ فعال در حوزه استخراج و مشاوره معادن، و محققان آکادمیک، به دنبال یافتن راه‌های عملی بهینه بوده‌اند که تا سرحد امکان، و با تفکری نشاءت گرفته از هرم بالا، از میزان خسارات حاصل از مدیریت نامناسب باطله‌های معدنی بکاهند.
تاکید می‌کنیم که منظور از استخراج مجدد، تولید انرژی یا استخراج مواد معدنی از منابعی است که قبلاً استخراج شده‌اند. منظور از استفاده مجدد، فرایندی است که شامل راه‌های استفاده جدید و متفاوت، یا کاربردهای دیگر از باطله معدنی، برای استفاده در یک فعالیت دیگر و بدون استخراج مجدد است. بالعکس، بازیافت باطله‌های معدنی، فرایندی است که متناظر با انجام آن، منابع با ارزش جدیدی استخراج می‌شوند، یا اینکه از باطله معدن به عنوان ماده خام استفاده می‌شود و تمام باطله را به یک محصول با کارایی جدید تبدیل می‌کنند. فعالیت‌های بازیافتی شامل عملیات فیزیکی، گرمایی، بیولوژی و شیمیایی است که عناصر جدیدی را از محصول پایه تولید می‌کنند.
استفاده مجدد و بازیافت باطله‌های معدن
در حالت ایده‌آل، استفاده مجدد و بازیافت باطله‌های معدن، مشابه تمام فعالیت‌های بازیافتی دیگر، فواید زیر را به همراه خواهد داشت:
- ایجاد دارایی‌های مالی
- کاهش سرعت مصرف منابع طبیعی
- کاهش تولید باطله
- تشویق به نوآوری در صنایع مرتبط
- اشتغال‌زایی
- آموزش مسئولیت‌پذیری در برابر محیط‌زیست
تمام این بندها، از نیازهای مدیریت معدن برای ارتقاء سطح بهره‌وری است. علاوه بر ارتقاء بهره‌وری، با بازیافت و استفاده مجدد از باطله‌های معدنی و بخصوص پسماند آب، انسان‌ها و محیط‌زیست کمتر در معرض مواد شیمیایی و مضر قرار می‌گیرند.
روش‌های زیادی برای بازیافت و استفاده مجدد باطله‌های معدنی پیشنهاد شده است. در جدول زیر، مجموعه کاملی از انواع باطله و فرایندهای بهره‌وری از باطله‌ها را عنوان می‌کنیم:
| کاربرد بازیافت و استفاده مجدد باطله | نوع باطله | |
| جایگزین منابع معدنی و فلزاتپرکردن حفره‌های باز مصالح محوطه‌سازیاستفاده به عنوان درپوش مخازن عظیم زبالهاستفاده در محوطه‌های سبز سایت‌های معدنسنگندانه خاکریز جاده، پیاده‌رو، فونداسیوناستفاده به عنوان عنصری در ساخت آسفالتمواد اولیه سیمان و بتنافزودن به خاک‌های کشاورزی برای خنثی کردن اثر قلیایی خاک | باطله سنگی | مواد باطله معدنی |
| مبارزه با گرد و غبار بیابان‌ها و تولید شده توسط معادنبازیافت فلزات از آب‌های AMDتصفیه به عنوان آب آشامیدنیاستفاده‌های کشاورزی و صنعتیاستفاده در سیستم‌های سرمایشی-گرمایشیتولید برق با استفاده از فناوری پیل سوختیساخت حوضچه‌های خورشیدی طراحی شده برای جذب گرما و تولید برق، گرمایش یا نمک‌زدایی | فاضلاب معدنی | |
| استخراج اکسیدهای آهن آبدار برای تولید رنگدانه‌هااستخراج منگنز برای لعاب‌کاری سفالفاوکولانت/جاذب برای حذف فسفات از فاضلاب و پساب کشاورزی | پسماند حاصل از فعالیت آبرفتی | |
| بازفرآوری برای استخراج مواد معدنی و فلزاتکاهش باطله‌ها از طریق استخراج هدفمند مواد معدنی باارزش در طول فرآوریغنی‌سازی پسماند با خاک و ترکیب با سیمان برای استفاده در پرکردن نقاط مختلف معادن زیرزمینیغنی‌سازی پسماندها با خاک رس به عنوان مواد اصلاحی اضافه‌شونده به خاک برای تولید آجر، سیمان، کاشی کف و سرویس بهداشتیغنی‌سازی پسماندها با منگنز و استفاده از محصول نهایی در کشاورزی و جنگلداری، محصولات ریخته‌گری، شیشه و سرامیکبوکسیت کردن پسماد برای تولید زاجغنی‌سازی با مس و استفاده در رنگ‌سازیغنی‌سازی پسماند با آهن مخلوط شده با خاکستر و لجن فاضلاب در تولید سرامیک سبک وزنتولید مخلوط کمپوست-پسماند زغال سنگ و بازیافت انرژیعمل اولترامافیک پسماندها برای تولید شیشه و پشم سنگ | پسماند | فرایند بهره‌وری از باطله |
| تصفیه پساب‌های صنعتی و کشاورزیمواد اولیه در سخات شیشه، کاشی، سیمان، سرامیک و آجرتصفیه آب‌های AMDترسیب دی اکسید کربن | گِل قرمز بوکیست | ضایغات متالوژی |
| تولید سیمان و بتناستفاده به عنوان پرکننده، بالاست، ساینده و سنگدانهاستخراج فلزاتی چون مس، سرب، روی و نقره | تفاله‌های حاصل از ذوب فلزات | |
| اصلاح خاکمصالح مورد استفاده در ساخت و سازاستخراج عناصر و ترکیباتی چون سولفات کلسیم | فسفوژیپس | |
نقش بازیافت باطله در افزایش بهره‌وری معادن
صنایع معدنی حجم بسیار زیادی از باطله را تولید می‌کنند که در صورت عدم مدیریت صحیح به یک چالش اکوسیستمی و تهدیدی برای آینده انسان و سایر موجودات تبدیل خواهد شد. با وجود چنین چالشی، معادن می‌توانند نمونه‌های مطلوبی از ساختارهایی باشند که از فعالیت‌های بازیافت و استفاده مجدد، در جهت به صفر رساندن باطله‌های مختص خود، استفاده کرده‌اند. بیشتر این باطله‌های تولیدی در واقع منبع دست دومی از منابع معدنی و انرژی هستند.
بازیافت باطله‌های معدن شامل رویکردهایی است که متناظر با آنها، منابع با ارزش جدیدی دوباره استخراج شده، یا اینکه از باطله به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند و کلیت باطله‌ها را به محصول با ارزش دیگری تبدیل می‌کنند. به عنوان نمونه، در ژاپن ۹۸.۴ درصد از سرباره فولاد در قسمت‌های ساخت و تولید، مثل ساخت جاده‌ها و ستون‌های ساختمان‌ها، استفاده می‌شود. این عدد در اروپا میانگین ۸۷ درصد و در آمریکا ۸۴ درصد است.
فرایندهای بازیافتی، وابستگی زیادی به دو عامل تکنولوژی روز و بهره‌وری اقتصادی محصولات نهایی دارند. به طور دقیق‌تر، بازیافت نیازمند در دسترس بودن روش‌ها و تکنولوژی‌های متناظر با محصول هدف است؛ محصولات باید بازار عرضه‌ای داشته باشند و تولیدشان توجیه اقتصادی داشته باشد.
بیشتر معادن فعال جهان، از جمله معادن ایران، با تپه‌هایی از باطله‌های معدنی محصور شده‌اند که بدون هیچ پیش‌بینی فرایند بازیافتی یا استفاده مجدد، مساحت عظیمی را اشغال کرده‌اند. در بهترین حالت، پس از مدتی نامعین، این باطله‌ها در حفره‌های طبیعی یا تعبیه شده، دفن می‌شوند.
بازار مدیریت باطله، یکی از رو به رشد‌ترین و پویاترین بازارهای جهانی است. در این بازار، شرکت‌های مختلفی در حوزه بازیافت، استفاده مجدد یا دفع باطله‌های معدنی فعالیت دارند. هدف بنیادهای بین‌الملی، مثل آژانس جهانی انرژی، رونق این بازارها از طریق سودمندسازی فعالیت‌های مدیریت باطله، مثل بازیافت آن، به منظور ارتقاء بهره‌وری معادن است.
در حال حاضر در ایران هم، بازار مدیریت باطله‌های معدنی شکل گرفته است. از آنجایی‌که تکنولوژی، رکن اصلی فرایند بازیافت باطله‌ها است، در ایران نیز، تکنولوژی بازیافت، و تئوری دانش‌های مورد نیاز برای مدیریت باطله‌ها در حال پیشرفت و همسان‌سازی با تحولات جهانی است.
آنچه در کشور ما، در بحث کنترل و مدیریت باطله معدنی، نیاز است، آموزش مجموعه‌های معدنی با دانش بازیافت و استفاده مجدد باطله و عملی‌کردن طرح‌های ارتقاء بهره‌وری معدن است. شرکت‌های دانش‌محور زیادی در این زمینه فعالیت دارند که در صورت اجرایی شدن پروتکل‌های تعریفی آنها و پیاده‌سازی اصول تحصیل و تحقیق شده مدیریت باطله، بخش زیادی از عملیات دفن باطله به رویکرد بهینه‌تر و سالم‌تر آن یعنی بازیافت و استفاده مجدد باطله تبدیل می‌شود.
حرف آخر
بر اساس تحقیقی جالب که در سال ۲۰۲۲ انجام گرفت، اکثر باطله‌های معدنی تا ۸۰ درصد قابلیت تبدیل به بلوک‌های مختلف ساختمانی را دارند. رشد جمعیت همراه است با افزایش نیاز به ساختمان‌سازی، و ایده تبدیل باطله‌های معدنی به بلوک‌های ساختمانی، یک خلاقیت کارا و ساده در ارتقاء بهره‌وری معادن است.
کشورهایی مثل ژاپن و آلمان در حال استفاده حداکثری از این نوع فعالیت‌های بازیافتی برای مدیریت باطله‌های معدنی هستند. در ایران نیز، ساختمان‌سازی از جمله فعالیت‌های صنعتی پویا است که می‌تواند نمونه‌هایی این‌چنین را در عمل به اجرا بگذارد.
مدیریت باطله در گام اول، باید توسط بخش معدن و مدیران آن صورت بگیرد. استفاده از ایده‌های کاربردی مانند مثال بالا، باید جزء اجراییات هر نقشه استراتژیک شرکت‌های معدنی، برای بهبود عملکرد و ارتقاء بهره‌وری کلیت سیستم، باشد. در گام دوم، باید بازاری پویاتر و تکنولوژی-محور برای مدیریت باطله‌های معدنی ایجاد شود. چنین بازاری، باید شبکه‌ای زنده از معادن کشور، خدمات‌دهندگان و متخصصان بازیافت باطله، و مصرف‌کنندگان محصولات بازیافتی باشد.
جمع‌بندی
افزایش جمعیت و افزایش تقاضا در منابع مختلف معدنی، همراه با پیشرفت‌های محقق شده در تکنولوژی و صنایع مختلف، منجر به افزایش تعداد و حجم استخراج معادن در سرتاسر جهان شده است. متاسفانه، قسمت عمده‌ای از منابع استخراجی، تحت عنوان باطله معدنی، انبار یا دفع می‌شوند. بیشتر تمرکز سازمان‌های عامل در مدیریت باطله‌ها، بر روی نحوه استخراج باطله‌ها و در نهایت چگونگی دفع آنهاست. با وجود این، این روش‌ها سنتی، نه تنها پایدار نیستند، بلکه باعث کاهش شدید بهره‌وری معادن و تخریب چرخه‌های متناظر با استخراج، استفاده مجدد و بازیافت می‌شوند.
بر اساس مدل‌های اقتصادی چرخه‌ای، که بر روی بهره‌وری حداکثری فعالیت‌ها و کاهش ضایعات تمرکز دارند، صنایعی که به سمت توسعه پایدار در حرکت نیستند، جایگاهی در انقلاب صنعتی نسل چهارم ندارند. کلید اصلی در تحول فرایندی و ارتقاء سطح بهره‌وری معادن، تغییر فعالیت‌ها به شکل دانش محور و استفاده حداکثری از تکنولوژی‌های مرتبط با بازیافت و استفاده مجدد از باطله‌ها است.
کلمات کلیدی:
باطله معدنی – بهره‌وری، بهره‌وری معادن – بازیافت باطله
استخراج معدن– تکنولوژی – مدیریت باطله – همزاد دیجیتال – پسماند
“What is the Cost of Mining Gold?”. Visual Capitalist. 2013-05-21. Retrieved ۲۰۱۵-۰۶-۱۱.
http://www.scielo.org.za/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2225-62532018000800007&lng=en&nrm=iso
